Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Отвод тепла — это мягко говоря решаемая проблема.
А по поводу охлаждения — на высоте холодно, значит потенциально проблема решается.Угу, а на Солнце полетим ночью, когда темно…
А вы уверены что температура играет большую роль?Да, я уверен, что в термодинамических процессах температура играет большую роль — само название намекает…
Особенно когда тут говорят о реально работающих системах.Если Вы о сборщиках тумана, то они основаны на других принципах, чем предлагаемые автором.
Кстати, почему вы считаете конденсацию экзотермическим процессом?Объяснение можно найти в учебнике физики 8-го класса (см. последний параграф). Ну или вот прямым текстом в учебнике по метеорологии:
Водяной пар, находящийся в атмосфере, при определенных условиях конденсируется, то есть переходит в жидкое состояние. При этом выделяется теплота, которая была затрачена на испарение.
… С более нагретых участков сетки вода будет испаряться унося с собой это тепло, при этом испаряется вода при любой температуре и давлении [...] Испарение будет охлаждать большую площадь сетки достаточно эффективно. И затем на охлаждённой сетке вновь будут конденсироваться вода, находящаяся в точке росы.Вы совершенно правы, испаряющаяся вода будет охлаждать сетку, на которую, в свою очередь, будет конденсироваться пар. Эти процессы будут происходить одновременно, и не остановятся. Вот только для того, чтобы компенсировать нагрев, вызванный конденсацией 1 л воды, нужно испарить… ровно один литр!
Во-первых. В данном случае процессы происходящие на сетке не являются термодинамически равновесными, в мгновенном рассмотрении.Совершенно верно, для достижения равновесия нужно некоторое время.
Во-вторых. [...] Часть молекул воздуха, среди которых, кстати много воды (высокая теплоемкость), взаимодействует с сеткой устанавливая термодинамическое равновесие — то есть отбирает у неё тепло.Тоже совершенно верно: взаимодействуют, устанавливают равновесие (как и упомянуто выше). Правда, я не понял при чём здесь теплоёмкость воды.
В-третьих. Основным центром конденсации является сетка, сетка при этом и нагревается, но не вода находящаяся при температуре не выше точки росы.Я готов с этим согласиться, уточнив, что тепло передаётся и сетке, и находящейся на ней воде; другой вопрос, что при температуре кипения жидкая вода может поглотить довольно много энергии, не меняя температуры — а затем перейти в газообразное состояние.
При этом сетка, сколь «горяча» бы она ни была (в пределах разумного), все равно является центром конденсации, как большая неоднородность и вода на ней мгновенно конденсируется, собирается в капельки и успевает утечь до того как испарится. Так как конденсация почти мгновенна, а испарение намного более длительный по сравнению с конденсацией процесс в данном случае.Этот подход не учитывает двух факторов: нагрева прилегающего к сетке воздуха (выше точки росы), и обеднения окружающего воздуха по мере конденсации воды из него. Из-за этих двух моментов конденсация быстро перестанет быть мгновенной, и вскоре уравновесится испарением.
В-четвертых. Диссипацию энергии никто не отменял. Это говорит о том, что получаемая сеткой энергия меньше, чем энергия конденсации пара, посчитанная по формуле восьмого класса, скажем 80%.Совершенно согласен, некоторая часть энергии уйдёт на нагрев окружающего воздуха, как упомянуто выше.
А вот энергия, забираемая испарением воды с сетки, может быть больше 100% от той, что по формуле.Сетка не может терять больше энергии, чем получает, — это огорчило бы закон сохранения энергии. Кроме того, остывшая сетка не сможет отдавать тепло окружающему её более тёплому воздуху — это огорчило бы второй закон термодинамики.
Вопрос про экзотермичность процесса был основан именно для рассмотрения в реальном случае, я честно говоря не уверен, что если повесить сетку и мерить её температуру и температуру окружающего воздуха — сетка будет горячее, по вышеописанным причинам, а вы уверены?Я уверен, что по достижении равновесия сетка будет иметь ровно такую же температуру, как и воздух. За уверенность спасибо общему началу термодинамики. Если изначально сетка была холоднее, и имела место конденсация — то часть тепла сетка получила за счёт конденсации (это следует из МКТ, которая неплохо соответствует экспериментам).
В общем случае точный рассчет всех процессов сложен, и нецелесообразен, так как на пальцах ясно, что вода будет утекать вниз в любом случае.Действительно, точный расчёт сложен. Однако от аргументации «это же очевидно, поэтому не требует доказательств» я, пожалуй, воздержусь.
Правда, я не понял при чём здесь теплоёмкость воды.
Я готов с этим согласиться, уточнив, что тепло передаётся и сетке, и находящейся на ней воде; другой вопрос, что при температуре кипения жидкая вода может поглотить довольно много энергии, не меняя температуры — а затем перейти в газообразное состояние.
Этот подход не учитывает двух факторов: нагрева прилегающего к сетке воздуха (выше точки росы), и обеднения окружающего воздуха по мере конденсации воды из него. Из-за этих двух моментов конденсация быстро перестанет быть мгновенной, и вскоре уравновесится испарением.
Сетка не может терять больше энергии, чем получает, — это огорчило бы закон сохранения энергии. Кроме того, остывшая сетка не сможет отдавать тепло окружающему её более тёплому воздуху — это огорчило бы второй закон термодинамики.
Действительно, точный расчёт сложен. Однако от аргументации «это же очевидно, поэтому не требует доказательств» я, пожалуй, воздержусь.
Действительно, глупость сморозил. Точнее будет выразиться «перед испарением жидкая вода может поглотить довольно много энергии, не меняя температуры». Это перекликается с Вашим «сконденсированная вода уже не может перейти обратно в пар без дополнительных затрат энергии.» Причём, если верить МКТ, затраты на испарение в точности равны теплу, выделяемому при конденсации.при температуре кипения жидкая вода может поглотить довольно много энергии, не меняя температуры — а затем перейти в газообразное состояние.Простите, какое кипение?
Температуры конденсации воды и перехода ее в газообразное состояние при данных условиях немного различаются, температура конденсации ниже.Обоснуйте.
Вы опять же забываете про ветер, перемещающий воздух.Ветер не только унесёт обеднённый воздух, но и ускорит испарение, так что в целом он ничего не изменит. Если сомневаетесь, давайте кроме ветра учтём ещё и нагрев сетки солнцем.
В этом то и суть, энергия приобретаемая/теряемая сеткой одинакова, но вот масса воды необходимая для нагрева и охлаждения различная — разница утекает вниз.С этим трудно согласиться. При конденсации капелька воды отдаёт избыточную энергию на теплообмен с сеткой и (в значительно меньшей степени) на радиационный нагрев окружающего воздуха. Нагрев воздуха замедляет конденсацию. Нагрев сетки усиливает испарение. Испаряющаяся капелька получает нужную для испарения энергию от нагретой сетки и нагретого воздуха. Есть вероятность как спонтанной потери быстрой молекулы ("с некоторой вероятностью найдется молекула..."), так и спонтанного захвата медленной, — при равновесии эти вероятности равны.
кусок нейлоновой сетки 10 х 10 м (100 м2) полностью обеспечивает потребности одного человека в воде (~1000 л/сутки) и бытовой электроэнергии (~150—200 кВт-час/месяц).


Известно, что солнечная энергия, доходящая до нашей планеты, примерно в 20000 раз превосходит потребности человечества (см. Энергетика. Проблемы и перспективы. — М.А.Стырикович, Э.Э.Шпильрайн, М: Энергия, 1981, с. 38).С 81-го года потребности несколько изменились и возросли примерно на порядок. Всю же солнечную энергию так вообще нельзя использовать, т. к. начнутся проблемы с климатом. Так что без энергии атомного ядра в долгосрочной перспективе не обойтись.

Известно, что солнечная энергия, доходящая до нашей планеты, примерно в 20000 раз превосходит потребности человечества (см. Энергетика. Проблемы и перспективы. — М.А.Стырикович, Э.Э.Шпильрайн, М: Энергия, 1981, с. 38).Это в 1981 году. А сейчас как обстоят дела, интересно?
Если бы он тогда докрутил эту идею, то мы все жили бы совсем в другом мире — чистом, экологичном, изобильном, без войн за нефть
Если при производстве электроэнергии будут использоваться так называемые «быстрые реакторы», обладающие большей производительностью, то имеющихся запасов урана хватит на 2,5 тысяч лет.
На нынешнем уровне общее потребление энергии — 132 000 TWh, из которых электричество — 1%, из которого 13-14% — это ядерная энергия.
То есть только для того, чтобы покрыть потребность в электричестве надо увеличить производство ядерной энергии 7 раз. Для того, тчобы покрыть необходимость мира в энергии вообще, надо увеличить производство ядерной энергии в 700 раз. Это при том, что в 2010-м, например, потребность мира в энергии увеличилась на 5%.
Это не говоря о том, что до 70% энергии, произведенной ядерными реакторами, выкидывается в трубу (в 2008-м произведено 8 283 TWh, потреблено 2 731 TWh — всего 2.8% от той энергии, что нужна была миру в целом).
То, что ядерная энергия является решением энергетических проблем — это миф.
Новая технология для полностью экологичного получения электричества